- •Медична і біологічна фізика Підручник для студентів вищих медичних закладів освіти III - IV рівнів акредитації.
- •1.1. Механічні властивості біологічних тканин
- •1.1.2. Деформація біологічних тканин
- •1.2. Плин в'язких рідин у біологічних системах
- •1.2.1. В'язкість рідини
- •1.2.2. В'язкість крові
- •1.2.3. В'язко-пружні властивості біологічних тканин
- •1.2.4. Основні рівняння руху рідини
- •1.2.5. Критерії механічної подібності рідин, що рухаються
- •1.2.6. Пульсові хвилі
- •1.3. Механічні коливання
- •1.3.1. Гармонічні коливання та їх основні параметри
- •1.3.2. Затухаючі коливання і аперіодичний рух
- •1.3.3. Вимушені коливання
- •1.3.4. Явище резонансу і автоколивання
- •1.3.5. Додавання гармонічних коливань
- •1.4. Механічні хвилі
- •1.4.1. Хвильове рівняння. Поздовжні і поперечні хвилі
- •1.4.2. Потік енергії хвилі. Вектор Умова
- •1.5. Акустика. Елементи фізики слуху. Основи аудіометрії
- •1.5.1. Природа звуку, його основні характеристики (об'єктивні і суб'єктивні)
- •1.5.2. Закон Вебера-Фехнера
- •1.5.3. Ультразвук
- •1.5.4. Інфразвук
- •1.6. Практикум з бюреології
- •1.6.1. Лабораторна робота №1 "Дослідження пружних властивостей біологічних тканин"
- •1.6.2. Лабораторна робота №2 "Визначення коефіцієнта в'язкості"
- •2.1. Електростатика
- •2.1.1. Основні характеристики електричного поля
- •2.1.2. Електричний диполь
- •2.1.3. Діелектрики, поляризація діелектриків
- •2.1.4. Діелектричні властивості біологічних тканин
- •2.1.5. П'єзоелектричний ефект
- •2.2. Постійний струм. Електропровідність біологічних тканин
- •2.2.1. Характеристики електричного струму
- •2.2.2. Електропровідність біологічних тканин ірідин
- •2.2.3. Дія електричного струму на живий організм
- •2.3. Магнітне поле
- •2.3.1. Магнітне поле у вакуумі і його характеристики
- •2.3.2. Закон Біо-Савара-Лапласа
- •2.3.3. Дія магнітного поля на рухомий електричний заряд. Сила Ампера і сила Лоренца
- •2.3.4. Магнітні властивості речовини
- •2.3.5. Магнітні властивості тканин організму, фізичні основи магнітобіології
- •2.4. Електромагнітні коливання
- •2.4.1. Рівняння електричних коливань
- •2.4.2. Вимушені електричні коливання, змінний струм
- •2.4.3. Повний опір кола змінного струму (імпеданс). Закон Ома для кола змінного струму
- •2.4.4. Імпеданс біологічних тканин
- •2.5. Електромагнітні хвилі
- •2.5.1. Струм зміщення
- •2.5.2. Рівняння Максвелла
- •2.5.3. Плоскі електромагнітні хвилі. Вектор Умова-Пойнтінга
- •2.5.4. Шкала електромагнітних хвиль
- •2.6. Семінар "методика одержання, реєстрації та передачі медико-бюлогічної інформації"
- •2.6.1. Прилади для вимірювання електричних параметрів та їх класифікація
- •2.6.2. Вимірювання сили струму, напруги, ерс, опору в електричному колі
- •2.6.3. Осцилографи, генератори, підсилювачі, датчики
- •2.7. Лабораторний практикум
- •2.7.1. Лабораторна робота №1 "Визначення величини артеріального тиску за допомогою ємнісного датчика"
- •2.7.2. Лабораторна робота №2 "Напівпровідниковий діод"
- •2.7.3. Лабораторна робота №3 "Вивчення роботи транзистора"
- •2.7.4. Лабораторна робота №4 "Електрофоретичний метод визначення рухливості іонів"
- •3.1. Загальні відомості про електронну медичну апаратуру (ема)
- •3.1.1. Класифікація електронної медичної апаратури
- •3.1.2. Техніка безпеки
- •3.1.3. Правила безпеки
- •3.1.4. Технічні характеристики ема
- •3.2. Семінар "взаємодія електромагнітного поля з біологічними тканинами"
- •3.2.1. Основні характеристики емп
- •3.2.2. Основні процеси, які характеризують дію емп на біологічні тканини
- •3.2.3. Теплова дія емп на бт
- •3.2.4. Специфічна дія емп на біологічні тканини
- •3.3. Лабораторна робота №1 "робота з фізіотерапевтичною апаратурою"
- •3.3.1. Робота з увч-апаратом
- •3.3.2. Ультразвуковий терапевтичний апарат
- •3.3.3. Апарат для дарсонвалізації"Іскра-1"
- •3.4. Лабораторна робота №2 "робота з електрокардіографом експчт-4"
- •3.4.1. Природа електрокардіограми (екг)
- •3.4.2. Завдання до лабораторної роботи
- •3.5. Лабораторна робота №3 "робота з реографом ргч-01"
- •3.5.1. Додаткові теоретичні відомості
- •3.5.2. Стислі технічні характеристики та інструкція з експлуатації реографа ргч-01
- •4.1. Міжмолекулярні взаємодії у біополімерах
- •4.1.1. Класифікація взаємодій у біополімерах
- •4.2. Структурна організація білків та нуклеїнових кислот
- •4.2.1. Первинна структура
- •4.2.2. Вторинна структура
- •4.2.3. Третинна структура
- •4.2.4. Четвертинна структура
- •4.3. Будова і властивості біологічних мембран
- •4.4. Пасивний та активний транспорт речовин крізь мембранні структури клітин
- •4.4.1. Пасивний транспорт незаряджених молекул
- •4.4.2. Пасивний транспорт іонів
- •4.4.3. Активний транспорт
- •4.5. Біологічні потенціали
- •4.5.1. Рівноважний мембранний потенціал Нернста
- •4.5.2. Дифузійний потенціал
- •4.5.3. Потенціал Доннана. Доннанівська рівновага
- •4.5.4. Стаціонарний потенціал Гольдмана-Ходжкіна-Катца
- •4.5.5. Потенціал дії. Механізм виникнення та поширення нервового імпульсу
- •4.6. Лабораторний практикумі
- •4.6.1. Лабораторна робота "Дослідження нелінійних властивостей провідності шкіри жаби"
- •4.6.2. Лабораторна робота "Дослідження дисперсії електричного імпедансу біологічних тканин"
- •4.6.3. Лабораторна робота "Вимірювання концентраційного потенціалу компенсаційним методом"
- •4.6.4. Практичне заняття "Вивчення біофізики мембран за допомогою комп'ютерних програм"
- •5.1. Відкриті біологічні системи, закони термодинаміки і термодинамічні потенціали
- •5.2. Основи термодинаміки незворотних процесів
- •5.2.1. Лінійний закон
- •5.2.2. Принцип симетрії кінетичних коефіцієнтів і виробництво ентропії
- •5.2.3. Спряження потоків у біологічних системах
- •5.2.4. Стаціонарний стан відкритих систем і теорема Пригожина щодо мінімуму виробництва ентропії
- •5.3. Відкриті медико-бюлогічні системи, що знаходяться далеко від рівноваги (елементи синергетики)
- •5.4. Моделювання процесів у складних медико-бюлопчних системах
- •5.5. Практичне заняття "термодинаміка відкритих біологічних систем"
- •6.1. Інтерференція світла
- •6.1.1. Інтерференція від двох когерентних світлових джерел
- •6.1.2. Історія відкриття явища просвітлення оптики, праці о. Смакули
- •6.1.3. Інші застосування явища інтерференції світла
- •6.2. Дифракція світла
- •6.2.1. Дифракція на щілині в паралельних променях
- •6.2.2. Дифракційна решітка
- •6.2.3. Голографія та її застосування в медицині
- •6.3. Геометрична оптика
- •6.3.1. Ідеальна центрована оптична система
- •6.3.2. Похибки оптичних систем
- •6.3.3. Оптична мікроскопія
- •6.4. Поляризація світла
- •6.4.1. Поляризація світла при відбиванні та заломленні
- •6.4.2. Поляризація при подвійному променезаломленні в кристалах
- •6.4.3. Поляризація світла при проходженні крізь поглинаючі анізотропні речовини
- •6.5. Взаємодія світла з речовиною
- •6.5.1. Дисперсія світла
- •6.5.2. Поглинання світла
- •6.5.3. Розсіяння світла
- •6.6. Фізичні основи термографії, закони теплового випромінювання
- •6.6.1. Закон Кірхгофа
- •6.6.2. Закон випромінювання Планка
- •6.6.3. Закон Стефана-Больцмана
- •6.6.4. Закон зміщення Віна
- •6.6.5. Випромінювання Сонця
- •6.6.6. Інфрачервоне випромінювання
- •6.6.7. Ультрафіолетове випромінювання
- •6.7. Біофізичні основи зорової рецепції
- •6.8. Лабораторний практикум
- •6.8.1. Лабораторна робота "Вивчення мікроскопа та вимірювання мікрооб'єктів"
- •6.8.2. Лабораторна робота "Визначення концентрації розчинів рефрактометричним методом"
- •7.1.1. Місце квантової механіки в системі наук про рух тіл
- •7.1.2. Гіпотеза де Бройля
- •7.1.3. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга
- •7.1.4. Основне рівняння квантової механіки - рівняння Шредінгера
- •7.2. Випромінювання та поглинання енергії атомами та молекулами
- •7.2.1. Атомні спектри
- •7.2.2. Молекулярні спектри
- •7.3. Електронний парамагнітний резонанс,
- •7.3.1. Метод електронного парамагнітного резонансу
- •7.3.2. Метод спінових міток (спінових зондів)
- •7.3.3. Спін-імунологічний метод
- •7.3.4. Метод ядерного магнітного резонансу
- •7.4. Практикум 3 квантової механіки
- •7.4.1. Практичне заняття "Основні уявлення квантової механіки"
- •7.4.2. Лабораторна робота "Застосування фотоелемента для виміру освітленості та визначення його чутливості"
- •7.4.3. Лабораторна робота "Вивчення роботи оптичного квантового генератора"
- •8.1. Рентгенівські промені
- •8.1.1. Історія відкриття рентгенівських променів, праці і. Пулюя
- •8.1.2. Природа рентгенівських променів і методи їх отримання
- •8.1.3. Гальмівне рентгенівське випромінювання
- •8.1.4. Характеристичне рентгенівське випромінювання, його природа. Закон Мозлі
- •8.2. Радіоактивне випромінювання
- •8.2.1. Радіоактивність, її властивості
- •8.2.2. Основний закон радіоактивного розпаду, період напіврозпаду, активність
- •8.2.3. Правила зміщення, особливості спектрів при радіоактивному розпаді
- •8.3. Основи дозиметрії іонізуючого випромінювання
- •8.3.1. Експозиційна доза, її потужність, одиниці
- •8.3.2. Поглинена доза, її потужність, одиниці
- •8.3.3. Еквівалентна доза, її потужність, одиниці
- •8.3.4. Дозиметри іонізуючого випромінювання
- •8.4. Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною
- •8.4.1. Первинні фізичні механізми взаємодії рентгенівського випромінювання з речовиною
- •8.4.2. Первинні механізми дії радіоактивного випромінювання і потоків частинок на речовину
- •8.4.3. Фізико-хімічні механізми радіаційних пошкоджень
- •8.4.4. Ефект дії малих доз іонізуючого випромінювання
- •8.5. Застосування рентгенівського випромівання в медицині
- •8.5.1. Методи рентгенодіагностики
- •8.5.2. Рентгенотерапія
- •8.5.3. Рентгенівський структурний аналіз в медико-біологічних дослідженнях
- •8.5.4. Променеві навантаження на медичний персонал при рентгенодіагностичних дослідженнях
- •8.5.5. Деякі факти реакції крові на опромінення
- •8.5.6. Опромінення малими дозами великих груп людей
- •8.5.7. Латентний період-час виявлення в організмі порушень, викликаних радіацією
- •8.5.8. Проблеми ризику, пов'язаного із радіаційною дією
- •8.6. Комп'ютерна томографія
- •8.6.1. Рентгенівська томографія
- •8.6.2. Ямр-томографія
- •8.6.3. Позитронна емісійна томографія
- •8.7. Практичне заняття "рентгенівське випромінювання, його застосування"
- •8.8.Практичне заняття "радіоактивне випромінювання та його дія на біооб'єкти"
- •8.9. Лабораторна робота "визначення коефіцієнта лінійного послаблення гамма-випромінювання"
- •8.10. Лабораторна робота "робота з дозиметром дргз-04"
- •1. Призначення дозиметра дргз-04
- •2. Склад приладу
- •3. Характеристики дозиметра дргз-04
- •4. Управління роботою дозиметра дргз-04
- •5. Порядок виконання роботи
8.5.4. Променеві навантаження на медичний персонал при рентгенодіагностичних дослідженнях
Опромінення при рентгенологічних дослідженнях є одним з найбільш активних джерел променевого навантаження на людину. Біологічні зміни, що відбуваються в організмі людини при дії іонізуючого випромінювання, знаходяться в прямій залежності від кількості поглинутої енергії. Додаткове опромінення за рахунок рентгенологічних досліджень складає близько 70-90% фонового опромінення. Доведені генетичні наслідки, пов'язані з таким надфоновим опроміненням. Це заставляє шукати способи зниження рівня опромінення хворих і медичного персоналу, який проводить рентгенівські обслідування.
Перспективнішими способами рентгенологічного дослідження, при яких хворий і медичний персонал одержують порівняно невелику дозу іонізуючого випромінювання, є електронно-оптичне підсилення рентгенівського зображення і рентгенотелебачення. Це показали вимірювання потужності доз розсіяного випромінювання під час роботи на звичайних рентгенодіагностичних установках (УРДд-110), палатних апаратах (РУ-725, "Хіракс"), а також на стаціонарних установках фірм "Філіпс", "Хірана", "Шеносо" і палатному пересувному апараті фірми "Філіпс", обладнаних ЕОП з різними коефіцієнтами підсилення яскравості свічення екрана, рентгенотелебаченням, рентге-нокінокаме- рами.
Під час роботи в рентгенодіагностичних кабінетах лікар-ренгтенолог і допоміжний персонал можуть піддатись дії двох основних видів опромінення - невикористаного випромінювання, що пройшло через тіло пацієнта, і розсіяного випромінювання, що утворюється в тілі хворого і на різних частинах апарата. Невикористане випромінювання -це така частина робочого пучка, яка не піддавалась в тілі досліджуваного ні істинному поглинанню, ні розсіянню. При рентгеноскопії на звичайній рентгенодіагностичній установці, коли хворий стоїть, рентгенолога досить добре захищає свинцеве захисне скло. Потужність дози на робочому місці лікаря-рентгенолога в цьому випадку складає 5 мР/год, тобто менше гранично допустимої дози 7 мР/год.
Розсіяне випромінювання поширюється в основному в бік. Допоміжний персонал, що знаходиться в кабінеті, може піддатися значному опроміненню розсіяним випромінюванням, так як воно проходить поза захисне скло. З усіх боків від хворого, де нерідко знаходиться допоміжний персонал, потужність дози становитьПотужність
дози в тому місці, де звичайно розміщуються лікарі і студенти, присутні при обстеженні хворого (за спиною лікаря-рентгенолога) складає
Під час роботи на рентгенодіагностичній установці, обладнаній ЕОП, потужність дози на робочому місці лікаря-рентгенолога при вертикальному положенні штатива зменшується в 10 разів. Відповідно знижується і потужність дози навколо хворого, однак вона все ж більша допустимої. При рентгеноскопії за допомогою ЕОП в горизонтальному положенні хворого потужність дози на робочих місцях лікаря і допоміжного персоналу становитьОбов'язкове носіння захисних фартухів з еквівалентом 0.3 мм свинцю знижує потужність дози в 10 разів, тобто дозові навантаження стають допустимими і становлять
Променеві навантаження на персонал під час проведення рентгенотелевізійного просвічування залежать від того, який орган обстежується і від положення хворого (вертикальне, горизонтальне). Так, при дослідженні органів грудної клітини у вертикальному положенні хворого потужність дози на робочому місці лікаря-рентгенолога складаєа біля хворого -При рентгено-
телевізійному просвічуванні органів грудної клітки в горизонтальному положенні хворого потужність дози на робочому місці рентгенолога становитьПри дослідженні шлунку у вертикальному положенні хворого потужність дози на робочому місці рентгенологапри горизонтальному положенні хворого -
Значно збільшується потужність дози під час рентгено-кінозйомки шлунку (напруга 75 кВ, сила струму 12 мА). На робочому місці рентгенолога при вертикальному положенні хворого вона рівна а навколо хворого – до при горизонтальному положенні хворого потужності доз на робочих місцяхЦе викликано тим, що під час кінозйомки з ЕОП режим роботи рентгенівської трубки треба підсилити в кілька разів порівняно з режимом просвічування на електронно-оптичному підсилювачі.
З метою зниження дози опромінення рекомендується проводити кінозйомку безпосередньо з телеекрана і відео-магнітофонну реєстрацію. Під час роботи з ЕОП і рентгено-телебаченням необхідно використовувати захисні засоби із врахуванням характеру дослідження та вимагається спеціальний інструктаж медичного персоналу щодо дотримання вимог радіаційної безпеки.
Результати індивідуального дозиметричного контролю показали, що експозиційна доза коливається від 20 до 100 мР за місяць для (працівників) персоналу рентгенівських кабінетів. В поодиноких випадках вона досягає 200 мР за місяць. Індивідуальна дозиметрія дає змогу скласти повну радіаційну картину в рентгенкабінетах і розробити оптимальні захисні заходи.
Нині не оцінені належним чином фактори нерадіаційної природи: температурно-вологий режим, хімічний склад (пари ацетону, толуолу, вуглекислоти), іонізація повітря сучасних рентгенодіагностичних кабінетів, що можуть здійснювати суттєвий вплив на здоров'я персоналу при комбінованій дії з рентгенівським випромінюванням.
Ефективність радіаційного захисту персоналу підтверджується результатами дослідження тривалості життя медичного персоналу США і Великобританії. В США середня тривалість життя рентгенологів на п'ять років менша, ніж лікарів, що не піддавались професійному опроміненню За даними, отриманими в 50-60 роки минулого століття, середній вік радіологів був 60.5 років, тоді як лікарів, що не піддавались щоденному опроміненню - 65.7 року, при проміжному ступені опромінення - 63.7 року.
Вивчення смертності радіологів Великобританії не виявило скорочення життя. Ця невідповідність між даними США і Великобританії пояснюється тим, що у Великобританії на 20 років раніше, ніж у СІНА, почали застосовувати ретельно розроблені стандарти радіаційного захисту. Вважається, що сучасні методи радіаційного захисту зменшують до мінімуму небезпеку, яку несе професійне опромінення.